Analyse der Grünflächenversorgung mit GIS

Welche Beachtung erfährt die Versorgung mit Grün- und Freiflächen in unseren Städten bei der Gesetzgebung? Nach § 1 Abs. 6 BNatSchG besteht eine gesetzliche Verpflichtung, Freiräume im besiedelten und siedlungsnahen Bereich einschließlich ihrer Bestandteile zu erhalten, und dort, wo sie nicht in ausreichendem Maß vorhanden sind, neu zu schaffen. Auch laut § 136 Abs. 3 Nr. 2 BauGB ist auf die Funktionsfähigkeit eines Gebiets in Bezug auf die Ausstattung mit Grünflächen zu achten. Zudem sieht das Baulandmobilisierungsgesetz eine Neuregelung des § 1 Abs. 6 BauGB vor, wonach bei der Aufstellung von Bauleitplänen unter anderem die ausreichende Versorgung mit Grün- und Freiflächen zu berücksichtigen ist.

Orientierungswerte zur quantitativen Versorgung mit städtischen Grün- und Freiflächen können bei Anforderungen, wie Mindestflächen für die Freiraumversorgung pro Einwohner*in (EW) herangezogen werden. Auch dienen sie als Bewertungsmaßstab für die Ermittlung von Defiziten und Bedarfen an städtischem Grün. Das Spektrum an Indikatoren, die eine Aussage zu Grün in der Stadt geben, ist weitgefächert. Dabei wird häufig der Indikator "Grünflächenversorgung" herangezogen, da er leicht verständlich ist und sich relativ einfach ermitteln lässt. Unter ihm wird die "Grünfläche pro EW in einem definierten Einzugsbereich" (in m²/EW) verstanden (BBSR 2018: 30).

Im laufenden Forschungsprojekt "Stadtnatur erfassen, schützen, entwickeln - Naturschutzfachliche Begleitung der Umsetzung des Masterplans Stadtnatur" in Zuwendung des Bundesamts für Naturschutz (BfN) (Bearbeitung durch Hochschule Weihenstephan-Triesdorf und Difu) sollen bundesweite Orientierungswerte, unter anderem für den Indikator Grünflächenversorgung, etabliert werden. Für die konkrete Berechnung der Grünflächenversorgung existieren bislang keine methodischen Standards. Die wesentlichen Einflussgrößen und die Varianz der Ergebnisse werden in diesem Artikel anhand einer beispielhaften Analyse Leipzigs dargelegt.

Schon 1973 formulierte die Gartenamtsleiterkonferenz (GALK) Orientierungswerte für Stadtgrün (GALK 1973). Daran anschließend wurden von vielen Städten und Fachverbänden Orientierungswerte für die Grünflächenversorgung aufgestellt (vgl. Böhm et al. 2016). Dabei wird deutlich, dass sich nicht nur die stadtspezifischen Orientierungswerte unterscheiden, sondern auch die Art, Größe und Wegeentfernung der zu berücksichtigenden Grünflächen. Anders gesagt: der Indikator Grünflächenversorgung wird jeweils unterschiedlich definiert.

Leipzig gehört zu den Städten, die eigene Orientierungswerte für die Grün- und Freiflächenversorgung aufgestellt haben. Der Landschaftsplan (Stadt Leipzig 2013: 144) folgt den Orientierungswerten der GALK für öffentliche Grünflächen: 6 Quadratmeter wohnungsnahe beziehungsweise 7 Quadratmeter siedlungsnahe Grünflächen je EW. Nach dem Integrierten Stadtentwicklungskonzept (Stadt Leipzig 2018) soll jede*r EW in 250 Meter Entfernung mit mindestens 6 Quadratmeter wohnungsnahen Grünflächen (mindestens 0,2 ha groß) versorgt sein. Zu den öffentlichen Grünflächen werden nur Grün- und Parkanlagen gezählt. Kleingärten, Friedhöfe und Sportanlagen unterschieden sich hinsichtlich Zugänglichkeit und Nutzungsspektrum deutlich von Grün- und Parkanlagen. Im Hinblick auf die mit unterschiedlichen Erholungsfunktionen und die Aussagekraft des Indikators in Quadratmeter/EW sollten die Freiflächentypen nicht "vermischt" werden.

Der Indikator "Grünflächenversorgung" wird in Leipzigs Planungspraxis (z. B. INSEK) angewandt, besitzt jedoch keine rechtliche Verbindlichkeit, er hat einen empfehlenden Charakter und wird bisher unregelmäßig erhoben.

Grünversorgungsanalysen in GIS: Hintergrund und Durchführung

Die im folgenden dargestellten Analysen zur Grünflächenversorgung wurden im GIS erstellt. Ausgehend von Vektordaten zu Grünflächen und Bevölkerung, wurden die Einzugsbereiche der Grünflächen erstellt, die Zahl der EW in den Einzugsbereichen durch Pufferung ermittelt und daraus die Grünflächenversorgung in Quadratmeter/EW berechnet. Da für die Analyse eine Reihe von Zwischenschritten nötig sind, wurde ein Modell erstellt, das den Workflow abbildet, und die Berechnung automatisch durchführt. Das Modell wurde mit ArcMap ModelBuilder als Anwendung der GIS-Software ESRI ArcGIS Desktop (Basic-Lizenz) umgesetzt. Da gängige Geoverarbeitungswerkzeuge verwendet wurden, lässt sich der Prozess auch mit anderen Geoinformationssystemen abbilden (z. B. QGIS). Eine detaillierte Beschreibung inklusive des benutzten Datenmodells kann per Mail unter pbox-bfn-leipzig@bfn.de angefordert werden.

Der Vorteil des "Programmierens" mit Hilfe eines Workflows im ModelBuilder ist, dass er repetitiv anwendbar ist und die Einflussgrößen dabei leicht verändert werden können. Dies erlaubt sowohl die Verwendung unterschiedlicher Orientierungswerte (s. o. Anwendung verschiedener Orientierungswerte für Einzugsbereiche von Grünflächen) als auch die Anwendung auf Planungsfälle (s. Modellanwendung in einem Planungsfall: Bayrischer Bahnhof). Voraussetzung ist, dass die Eingangsdaten entsprechend aufbereitet werden (s. Qualifizierung der Grünflächendaten).

Anwendung des Modells am Beispiel der Stadt Leipzig

Anwendung verschiedener Orientierungswerte für Einzugsbereiche von Grünflächen

Abbildung 1 zeigt die wohnungsnahe Grünflächenversorgung in Leipzig. Dabei wurden auch vergleichsweise kleine öffentliche Grünflächen (0,2-0,5 ha) berücksichtigt, die für die wohnungsnahe Erholung durchaus genutzt werden und in Leipzigs Orientierungswerte eingegangen sind (vgl. Variante 1 in Tabelle 1).

Rein statistisch ergibt sich für Leipzig bei rund 606.000 Einwohnern und ca. 838 Hektar öffentlichen Grünflächen (über 0,2 ha) eine gute Grünflächenversorgung mit rund 13,8 Quadratmeter/EW (Stand 12/2019). In der Karte wird aber die Heterogenität der Grünflächenversorgung gut erkennbar. Eine hohe Versorgung ist vor allem im Westen (Plattenbausiedlung Grünau) und um die großen Parkanlagen (häufig in Flussauen) vorzufinden.

Unzureichend oder gar unversorgte Bereiche finden sich in zentralen und peripheren Lagen. Hotspots einer eher schlechten Grünflächenversorgung in der Kernstadt sind die westlichen Stadtteile Plagwitz, Lindenau, Altlindenau und Leutzsch sowie die Südvorstadt. Eine defizitäre Versorgung betrifft aber auch Ortslagen, die sich am Rand der Stadt befinden. Dort wird die fehlende Versorgung mit öffentlichen Grünflächen teilweise durch Hausgärten kompensiert.

Ergänzend zur Versorgungsanalyse mit den Werten aus Leipzigs INSEK werden nun Analysen mit unterschiedlichen Orientierungswerten betrachtet: da es keine bundesweit verbindlichen Orientierungswerte gibt, variieren sowohl die Größe der berücksichtigten Grünflächen als auch die festgelegten Einzugsbereiche stark (vgl. BBSR 2018).

Dafür werden vier Varianten für die Ermittlung der Grünflächenversorgung anhand der Stadt Leipzig verglichen, indem verschiedene Orientierungswerte (vgl. Tabelle 1) anhand von Leipzig "durchgespielt", um sowohl Vor- und Nachteile der vorgeschlagenen Orientierungswerte zu diskutieren.

Variante I entspricht der oben dargestellten Ermittlung der wohnungsnahen Versorgung mit Grünflächen, unabhängig von deren Größe (Puffer 250 m). In Variante II wird für die Grünflächen ab einem Hektar eine Pufferdistanz von 500 Metern (ca. 10 Minuten Fußweg) gewählt. Dem liegt die Annahme zugrunde, dass Erholungssuchende für größere Grünflächen auch längere Fußwege auf sich nehmen. Variante III verwendet die Orientierungswerte, die in Grunewald et al. 2016 im Rahmen eines BMUB/BfN-Projektes zu Ökosystemleistungsmonitoring vorgeschlagen werden. Variante IV ist mit den Orientierungswerten der Stadt Berlin gerechnet, die auf die Bedingungen einer Millionenstadt ausgelegt sind. Die Methodik ist im Umweltatlas Berlin ausführlich beschrieben (vgl. Stadt Berlin 2017).

Im Vergleich der Varianten I, II und IV zeigt sich einzunehmender Anteil der Versorgungsklassen mit >6-13 Quadratmeter/EW beziehungsweise über 13 Quadratmeter/EW Anteil, der v. a. auf die größeren Pufferabstände bei den Grünflächen ab einem Hektar oder 10 Hektar in Variante II und IV zurückzuführen ist.

Variante III ist in der Versorgungsklasse über 13 Quadratmeter/EW mit Variante II und IV vergleichbar, aber sie führt zu einem sehr hohen Anteil nicht versorgter Einwohner und einem erstaunlich geringen Anteil in der Versorgungsklasse von >0-6 Quadratmeter/EW. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass wesentlich weniger (kleine) Grünflächen berücksichtigt werden. Kleine Grünflächen können in aller Regel auch bei einem kleinen Einzugsbereich von 250 Metern, die dort lebende Bevölkerung nicht ausreichend versorgen. Große Parkanlagen über 10 Hektar können dagegen auch einen Einzugsbereich von 500 Metern gut (i. d. R. mit über 13 m²/EW) versorgen (s. Abbildung 2: Variante II). Neben der reinen Flächengröße spielt dabei oft auch die geringere Bevölkerungsdichte in den Einzugsbereichen eine Rolle.

In Variante III fallen die Unterschiede vor allem in Stadtteilen auf, die Grünflächen unter einem Hektar aufweisen und als nicht versorgt erscheinen. Der (etwas) größere Einzugsbereich bei den - wenigen - Grünflächen über 10 Hektar kann dies nicht "ausgleichen".

Dagegen machen sich in Variante IV sowohl die große Anzahl an Flächen zwischen 0,5 und 1 Hektar als auch die deutlich größeren Einzugsbereiche bei Grünflächen ab 10 Hektar bemerkbar. Dadurch "verschwimmen" teilweise auch die kleinräumigen Unterschiede in der Verteilung von kleineren Grünflächen. Insgesamt zeigt sich, dass die Berücksichtigung kleiner öffentlicher Grünflächen (trotz ihres geringen Flächenanteils) einen erheblichen Einfluss auf die Grünflächenversorgung hat.

Qualifizierung der Grünflächendaten

Die Qualität der Ausgangsdaten ist entscheidend für die Modellgüte. Deshalb müssen die verfügbaren Daten mit Blick auf die Erholungsfunktion von öffentlichem Grün geprüft und (mit vertretbarem Aufwand) qualifiziert werden. Die Aufbereitung von Grünflächendaten soll am Beispiel von Leipzig-Grünau dargelegt werden. Die "Rohdaten" des Amtes für Stadtgrün und Gewässer (ASG) beziehen sich auf ca. 150 Hektar öffentliche Grünflächen, die wie folgt angepasst wurden:

1. Entfernen von stark linearen Grünstrukturen, wie Straßenbegleit- oder -abstandsgrün, welches keine Erholungsfunktion aufweist aber dennoch dem ASG zugeordnet sind.
2. Hinzufügen einzelner Grünflächen, die uneingeschränkt für die Erholung nutzbar sind, jedoch nicht dem ASG zugeordnet sind (öffentlich zugängliche, gestaltete Rückbauflächen im Geschosswohnungsbau, öffentliches Naherholungsgebiet eines Zweckverbandes)
3. Zusammenfassen von einzelnen Grünflächenteilen (z. B. durch Wege-Features zerschnitten) zu einer funktionalen Einheit (Veränderung der Flächengröße mit Auswirkung auf den Pufferabstand)

Im Ergebnis umfasste der qualifizierte Datensatz 170 Hektar Grünflächen. Abbildung 3 zeigt für den Stadtteil Leipzig-Grünau das Modellergebnis (Variante I) mit den Rohdaten (öffentliche Grünflächen des ASG) und dem qualifizierten Datensatz:

Trotz der Vergrößerung um 20 Hektar ergeben sich mit dem qualifizierten Datensatz mehr unterversorgte Wohngebiete. Das Entfernen des Straßenbegleit- und -abstandsgrüns (Schritt 1) hat einen stärkeren Effekt als die neu hinzugekommenen, relativ kompakten Grünflächen (Schritt 2).

Modellanwendung in einem Planungsfall: Bayrischer Bahnhof

Leipzig setzt als wachsende Stadt, wie viele andere europäische Städte auch, unter anderem auf Bahnbrachen als Stadtentwicklungsgebiete. Auf dem Gelände des ehemaligen Bayerischen Bahnhofs sollen bis Ende des Jahrzehnts ein neues Quartier für ca. 2750 EW sowie ein Stadtteilpark mit zwei Teilen von ca. 7,1 Hektar beziehungsweise 1,6 Hektar geschaffen werden. Die großen Grünflächen würden die Wohngebiete rechnerisch mit über 30 Quadratmeter/EW versorgen (Abbildung 4).

Die Veränderung der Grünflächenversorgung im Einzugsbereich (250 m) der neuen Grünflächen ist gut zu erkennen. Aufgrund der Einbeziehung der angrenzenden, stark unterversorgten und dicht bewohnten Stadtquartiere ergibt sich überwiegend eine Grünflächenversorgung mit 6-13 Quadratmeter/EW. Mit dem Modell können somit auch Planungsfälle simuliert und gegebenenfalls Anpassungsbedarf aufzeigt werden.

Grünversorgungsanalyse mit Hilfe eines GIS-Modells: Fazit und Ausblick

Die Verfügbarkeit von GIS erlaubt eine relativ einfache Ermittlung der Grünflächenversorgung. Mit einem Modell können verschiedene Eingangsdaten und -parameter erprobt werden. Da sich die Ausgangsbedingungen in den einzelnen Städten unter anderem hinsichtlich der unterschiedlichen Qualitäten der Ausgangsdaten, der Orientierungswerte und der Berechnungsansätze des Indikators "Grünflächenversorgung" noch deutlich unterscheiden, sind die ermittelten Ergebnisse (in m²/EW) wohl in den seltensten Fällen direkt miteinander vergleichbar. Für die kommunale Planung ist jedoch die stadtinterne Vergleichbarkeit von Relevanz: Wo besteht das größte Defizit an Grünflächen? Hat sich die Versorgung in den letzten zehn Jahren verbessert? Dementsprechend ist ein wichtiger Maßstab für die Güte der Berechnungsmethodik, ob sie ein (ausreichend) differenziertes Bild der Grünflächenversorgung in der Stadt zeichnet und ob die Unterschiede nachvollziehbar oder - besser noch - einleuchtend sind.

Wiederholbarkeit setzt eine gute Dokumentation voraus. Sie schafft zugleich Vertrauen in die Ergebnisse und ermöglicht eine offene, fachliche Diskussion mit der Öffentlichkeit und die Nutzung der Ergebnisse durch Dritte. Allerdings bildet jedes (technische) Modell die Realität nur begrenzt ab: Wegebarrieren werden aufgrund des Pufferns durch Luftliniendistanz nicht berücksichtigt (eine Netzwerkanalyse könnte hier Abhilfe schaffen; vgl. Richter et al. 2016). Auch die Gleichverteilung der Bevölkerung auf einen statistischen Block um die Bevölkerungsdichte einer Fläche zu erhalten, ist eine Vereinfachung der Wirklichkeit.

GIS-gestützte Grünversorgungsanalysen bieten angesichts zunehmender Flächenkonkurrenzen jedoch belastbare Argumente für die Doppelte Innenentwicklung. So können sie dazu beitragen, die Lebensqualität der Stadtbewohner und die Attraktivität von Stadtquartieren zu fördern. Ökologische Funktionen des urbanen Grüns können so für die Klimawandelanpassung und den Schutz der urbanen Biodiversität gestärkt werden und damit einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Stadtentwicklung leisten.

Literatur und Quellen

• BBSR (2018): Handlungsziele für Stadtgrün und deren empirische Evidenz. Indikatoren, Kenn- und Orientierungswerte.
• Böhm J. et al. (2016): Urbanes Grün in der Doppelten Innenentwicklung. Entwicklung von naturschutzfachlichen Zielen und Orientierungswerten für die planerische Umsetzung der doppelten Innenentwicklung sowie als Grundlage für ein entsprechendes Flächenmanagement. BfN, Bonn-Bad Godesberg.
• GALK Gartenamtsleiterkonferenz (1973): Kennwerte für Stadtgrün. Zitiert in Sekundärliteratur.
• Grunewald K. et al. (2016): Vorschlag bundesweiter Indikatoren zur Erreichbarkeit öffentlicher Grünflächen Bewertung der Ökosystemleistung "Erholung in der Stadt". Naturschutz und Landschaftsplanung 48 (7): 218-22.
• Richter, B. et al. (2016): Analyse von Wegedistanzen in Städten zur Verifizierung des Ökosystemleistungsindikators "Erreichbarkeit städtischer Grünflächen". AGIT - Journal für Angewandte Geoinformatik 2016 (2): 472-481.
• Stadt Berlin 2017: Umweltatlas Berlin 06.05 Versorgung mit öffentlichen, wohnungsnahen Grünflächen (Ausgabe 2017): www.stadtentwicklung.berlin.de/umwelt/umweltatlas/e_text/kb605.pdf (aufgerufen am 03.05.2021).
• Stadt Leipzig 2013: Landschaftsplan der Stadt Leipzig
• Stadt Leipzig 2018: Integriertes Stadtentwicklungskonzept Leipzig 2030 (INSEK)